專利名稱:管道中自由流體聚積物的排出的制作方法
本發(fā)明涉及到，將留剩在管道的大致成水平部分中的流體聚積物排出的問題。
在任何海面上，對于含烴類的油田，例如那種擁有原油或粗煤氣的油田，通常在此油田已知境界內(nèi)的合適位置上，至少裝設(shè)一座平臺或海上鉆架。這樣一種平臺至少有兩重主要作用。從操作上看，這種平臺起到基地的作用，用來向地下儲油層鉆入所需個數(shù)的井，以便開采所儲藏的烴類。其次，它可用于接收、處理和貯存從同一油田其它井中引出的烴類。
一般，所說的其它井是分散在油田范圍已測定出可以迅即到達烴類源的一些位置上。這樣，任何生產(chǎn)性的油田通常將包含許多口井，它們分布在海面上，距主平臺取各種不同的距離。
在該主平臺與各衛(wèi)星井位之間，橫貫海床設(shè)有許多管道。對每口井來說，這些管道可以包括一開采管道、一試采管道、一注水管道、一氣體驅(qū)油管道和一多用途管道，經(jīng)初始安裝之后，至少有某些這樣的管道，特別是其中的氣體驅(qū)油管道，需加以沖洗，以除去聚積在這些管道中大致沿水平方向伸過海床之部段中，且占據(jù)了這些部段中相當一部分容積的水。這類部段由于海床的不均一而可能與水平方向傾斜，從而沿著管道的某些間隔內(nèi)有可能聚積成若干水袋，防止水合物的形成也是很重要的，這樣一些水合物可能發(fā)生在管道的繼后使用中，尤其是在寒冷的環(huán)境中，以致管道特別是在它的受約束部段發(fā)生堵塞。
傳統(tǒng)上，為了除去這種聚積的水，是把一清管器引入管道內(nèi)，同時在此管道內(nèi)應(yīng)用加壓的液體。驅(qū)動該清管器通過管道，用物理的方法排出聚積的水。此種清管器件可以是機械形式的或由一種膠凝物質(zhì)制成，使之能貼合管道的內(nèi)表面。然而，某些個管道并不適合采用清管器件，例如當管道在內(nèi)部有各種各樣延伸的障礙部位時，這些障礙部位常會導致清管器件破壞，或在這些地方因磨損而使清管器件材料損耗到不能接受的地步。
本發(fā)明旨在提供一種方便而經(jīng)濟的方法，用來除去管道中自由的流體聚積物，這種方法可以用于這樣的管道，其中要求不能直接應(yīng)用一種清管器件，要求通過本發(fā)明能有選擇性地應(yīng)用一種傳統(tǒng)的清管器。
本發(fā)明提供了一種方法，用來處理一種在其大致呈水平的某個或某些部段上含有殘余流體的管道，而將這種殘余流體從其中排出，此種方法包括向管道注入一種加壓的高膨脹性泡沫料。此種泡沫料具有很高的重新起泡能力且可與前述管道部段中流體相適應(yīng)，而其中所含的起泡劑則超過用來產(chǎn)生這類泡沫時所需的最小劑量。
使此種泡沫料前進通過所說的一或多處管道部段，與余留在其中的流體層相接觸。通過這種泡沫料對此流體層的摩擦性攝取并影響起泡劑從泡沫料到流體中的物質(zhì)傳輸，從而造成挾帶作用而將所說的流體排送向管道的遠端；終止泡沫料的注入，然后持加壓氣體注入此管道內(nèi)，以在含有所說起泡劑的，余留于各使起泡的管道段之流體中產(chǎn)生湍流，同時從管道的遠端排送出留在其中的絕大部分泡沫料。
所謂“高膨脹性泡沫料”是指按體積計算至少含75％氣相的一種泡沫料。最好這種泡沫料至少具有98％的氣相含量。
所謂“重新起泡能力”是指，當允許這種泡沫料部分“破裂”或“排泄”時，此種泡沫組成物于攪拌時能再次形成泡沫的趨勢。
所謂“很高的”重新起泡能力是指，經(jīng)重新起泡后使所形成的泡沫體積約大于原來泡沫體積80％的一種傾向。這是起泡重復能力的度量。
所謂“相適應(yīng)”是指，按本發(fā)明進行處理時在管道中的溫度與壓力條件下，當使此種泡沫與待排出的流體相接觸時，這種泡沫不會迅即破裂，并有一種能使管道中之流體聚積物發(fā)泡的起泡劑。
在實施本發(fā)明的這種于管道內(nèi)注入加壓的高膨脹性泡沫料的方法中，可以認為，根據(jù)具體應(yīng)用、管道部段的流體量以及其它運行條件，可以存在兩種工作狀態(tài)。“第一種機制”是這樣一種狀態(tài)，其中的泡沫料通過管道中液體層之上，如前面所述，挾帶著此流體層并對之輸送含于此種泡沫料中的一種起泡劑，得以在隨后讓加壓氣體通過管道時，使該流體迅速起泡，而此種加壓氣體還用來排送留在管道內(nèi)的絕大部分泡沫料。
然而，要是這種流體占據(jù)了此管道部段中足夠大的容積時，則此種流體的絕大部分可首先用一種機械式的“活塞”移送，這里把它稱為“第二種機制”。依據(jù)此第二種機制，在此管道內(nèi)確立了一種橫向的泡沫/流體界面，并在保持住此界面所需最低速度或高于此最低速度的條件下通過管道，使絕大部分流體經(jīng)物理排送方法從管道的遠端除去，而在管道中留下上述的流體剩余量，則按照“第一種機制”進行處理。
要在原先在管道中的流體量不足以確立一種橫向的泡沫/流體界面，那就僅僅由“第一種機制”來除去管道中的流體，此外，要是在按照“第二種機制”進行的操作中，上述界面的推進速度低于前面指出的最低速度時，則于隨后要按照“第一種機制”來除去流體。還有，在依照“第一種機制”進行的初始處理使泡沫料通過管道中流體層上方時，對于有足夠深度的流體和有足夠壓力的泡沫料，是有可能使此流體層的表面發(fā)生急劇的湍流，從而最終于管道內(nèi)確立一橫向的泡沫/流體界面，而得以通過“第二種機制”使流體發(fā)生進一步的排送。于是應(yīng)該認識到，在管道的處理作業(yè)中，此種流體的排送會由于用“第一種機制”或“第二種機制”而可以在不同的時間發(fā)生。如上面提及的，在其它應(yīng)用中，此種流體的排送可以僅僅借助“第一種機制”。
就“第二種機制”而論，上述要求用來保持橫向泡沫/流體界面所需的最低速度將稱之為“臨界速度”，它取決于管道直徑、各相的密度和粘度之類因素，因而隨具體應(yīng)用的不同而變化。但在海底的氣體驅(qū)油管道脫水中，用來推進所說的泡沫/流體界面一般所需的速度是在約3～15英尺/秒的范圍，而通常的速度是至少約5英尺/秒。假若此界面的推進速度降到該臨界速度之下，于是在跨越流體相頂部的上方構(gòu)成了一種泡沫相，而排送過程返回為“第一種機制”。
在泡沫料的液相中需要有相當少量的例如按體積折算占1/2％的起泡劑，以便與氣相接觸時產(chǎn)生泡沫，但其濃度則可隨此體系中的氣體與液體的性質(zhì)而變化。然而在本發(fā)明的方法中，則采用過量的起泡劑以使余留在管道中的殘剩流體起泡，便于在繼后注入加壓氣體將它除去，這種氣體可以是用作泡沫料氣相中的同一種氣體。例如，當需要從管道中除去較少量的流體時，則可以提供按泡沫料液相體積計約占1～4％的起泡劑。在要求除去較大量的流體時，則可以提供按泡沫料液相體積計約占5～15％的起泡劑。
一般地說，本發(fā)明能用一種具有精選的流變學性質(zhì)之高膨脹性泡沫流體，作為待排送而處于原位的流體以及移送中的介質(zhì)二者間的界面，當流體的排送速度處在或高于為具體應(yīng)用所確定的臨界速度時，將一種通常是但并非專屬于牛頓流的流體，從管道中排出，使得處于原位的這種流體保持在極端的激活狀態(tài)，以致于不論其比重與動量如何，都能保證這種流體完全依循排送的方向行進，而只有極少量的在原位的流體被反排回泡沫料中。
由于某些高膨脹性的泡沫流體已證明能與以高出特定的中心速度行進的流體，保持住確切分明的界面，因而使用高膨脹性泡沫流體的另一個優(yōu)點是，當采用具備有確切的重新起泡能力的表面活性劑時，就將挾帶任何通過上述界面后退回的任何流體，而經(jīng)由這種挾帶就能沿著管道載送這種于原位退回或滑移的流體。
按照本發(fā)明的方法，采用一種高膨脹性泡沫料，以使余留在管道壁上的泡沫料排出的液體量減到最少應(yīng)用低粘度的，極低表面張力的具有良好重新起泡能力的起泡劑，當采用一種在特定臨界速度下的相適。應(yīng)的氣態(tài)排出介質(zhì)時，就能保證使任何剩余的排出流體再次起泡。
就本發(fā)明的方法之最廣范圍而論，它比起對采油主平臺與相關(guān)聯(lián)的衛(wèi)星井位之間的脫水管道，有著更為廣泛的應(yīng)用。它可以用來從管道中除去其它的牛頓流體或近牛頓流體。例如，此種方法可以用來從具有大致呈水平部段的其它載氣管道中除去烴類冷凝物，或用于除去留在其它流體管道內(nèi)自由液體聚積物中所攜載的固體顆粒。盡管對脫水氣體驅(qū)油管道，氮是用在前述方法中的較理想的氣體，但其它的氣體，例如空氣或氣態(tài)烴類，只要它們可與擬從管道中排出的流體相適應(yīng)，也是可以用在其它一些應(yīng)用中的。
在上述方法的一些特殊應(yīng)用中，還可能要求處理管道的內(nèi)表面，例如提供防護，以抗侵蝕或沉積上甲烷或異丙醇(IPA)之類的物質(zhì)，以抑制水合物的形成。在這樣一些應(yīng)用中，此種方法最好還包括有另一個步驟，即引入含有表面處理介質(zhì)的泡沫流體之加壓的湍流，以排出任何剩余在管道中的泡沫料，然后讓這種泡沫料在管道中分解。這樣一種方法也可用來使那些在一個地段完成開采后不再需用的管道變?yōu)椴黄鸹瘜W反應(yīng)的。于是，可以從管道除去全部潛在的有害物質(zhì)，然后在安全條件下把該管道覆蓋起來或埋掉。
留在管道內(nèi)的殘余泡沫料于是可用甲烷或IPA泡沫料除去，使仍然留在管道中的絕大部分水與甲烷或IPA混合，這將有助于減少晚些時候有水合物形成。甲烷泡沫料的前部分至少被移送到管道的端部，然后允許所有這種泡沫料分解，由于這種物料的半壽命期很短，故能保證甲烷排出并沿著所需的管道長度分布。
含于管道內(nèi)自由液體中的所有松散的殘渣一般也被攜帶并排出管道。
應(yīng)用本發(fā)明為管道脫水的方法勝于前述的傳統(tǒng)方法的一些優(yōu)點包括，易用泡沫料起挾帶作用同時便于從管道中除去顆粒性殘渣，與用加壓氣體來移送清管器相比，經(jīng)濟地采用了一種加壓氣體作為排送介質(zhì)，有助于使管道內(nèi)部情性化以防止在停工后發(fā)生侵蝕。
本發(fā)明之方法的可能應(yīng)用范圍包括從管道或容器中除水，從管道和容器中除去冷凝物和原油；沿管道鋪復防腐劑層，在投產(chǎn)中從管道的凹坑中除去烴類；為廢棄的和不再使用的油田清洗管道與容器。由于絕大多數(shù)流體都可使之起泡，故存在著許多其它可能的應(yīng)用，特別是用在海底的多直徑系統(tǒng)中。
下面用舉例方式并參考附圖來描述本發(fā)明的一個實施例，在附圖中圖1示意地表明一采油主平臺和一關(guān)聯(lián)的衛(wèi)星井井口盤，它們由一條氣體驅(qū)油總管和一條生產(chǎn)線相連接；圖2示意地表明位于上述主平臺上的一種設(shè)備，用來為該氣體驅(qū)油總管脫水提供加壓的泡沫料；圖3以曲線圖表明在第一次含水泡沫料處理過程中，在主平臺上氣體驅(qū)油管中的壓力；圖4以曲線圖表明在第二次含水泡沫料處理過程中，在主平臺上氣體驅(qū)油管中的壓力；圖5以曲線圖表明在含水泡沫處理料過程中，在氣體驅(qū)油管道井口盤端部記錄下的壓力；圖6以曲線圖表明在甲烷泡沫料處理過程中，在氣體驅(qū)油管道各端記錄下的壓力；圖7以曲線圖表明在氣體驅(qū)油的開始過程中記錄下的壓力。
參看圖1，一海上平臺或海上鉆架10位于海面上。此平臺恰當?shù)鼐臀?，得以最好地開采海底中含烴類的油田或儲油層，此平臺主要包括一甲板，其位置一般高出水面15～27米。此甲板在通常方式下將裝納鉆井裝置，接收與處理生產(chǎn)的烴類的裝置、以及為操作這套機構(gòu)而必須的工作人員提供屏蔽間。此種甲板支承著儲罐、分離器之類儲存裝置，以及在液態(tài)和氣態(tài)烴類轉(zhuǎn)運到海岸之前能對它們作出初步處理與貯存的其它裝置。轉(zhuǎn)運的方法可以通過采用從平臺(10)伸到海岸的管道來完成。另外，可以用能在此平臺上裝卸的儲罐和其它承載容器的貨船來輸送烴類流體。
在油田的另一個井位，與主平臺(10)相分開設(shè)有一由油井井口盤組成的海底采油設(shè)備(11)，此井口盤有一流體云管系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括有將氣流體遇到井(12)的環(huán)形總管(50)以及用來通過井(12)采出的流體的環(huán)形總管(51)。
此海底井口盤(11)由一系列沿海底延伸的管道連接到主平臺(10)，而在圖1中僅僅給出了氣體驅(qū)油總管(13)與試采管道(14)。此氣體驅(qū)油總管(13)通過一撓性提升管(15)與主平臺(10)連通。它在另一端則通過一斷開組件與上述井口盤上的環(huán)形總管(50)通連，而此斷開組件則包括一縮徑閥(16)、中間設(shè)有一斷開裝置(19)的兩個單向閥(17、18)、一手控的間隔離閥(20)、以及一撓性的跨接導管(21)。
圖1所示的雖然是一種多井式設(shè)備，但本發(fā)明同樣適用于單獨的衛(wèi)星式井。
當安裝完畢后，至少必須對某些將主平臺連接到該井口盤的管道進行脫水。
圖2所示的安裝在主平臺(10)上的設(shè)備，是用來為氣體驅(qū)油管道(13)提供泡沫液體的，使之通過其間并經(jīng)由井口盤(11)上的環(huán)形總管(50，51)通過試采管道(14)，來為氣體驅(qū)油與試采這兩種管道進行脫水。本例中的這種設(shè)備包括許多個150,000標準立方英尺(SCf)的氮氣罐(70)，和一個可通過輸氣管路(72)與一常規(guī)的T形泡沫發(fā)生器(52)相連通的泵送氮的裝置(71)。設(shè)有一輸液管路(53)用來從一臺泵(54)為上述泡沫發(fā)生器供液。泵(54)或可以經(jīng)管路(57)連至一貯水罐(55)，后者又連到一表面活化劑的貯罐(73)，以輸出含有這種表面活化劑的水液，而由泵(54)供給泡沫發(fā)生器(52)。此泵(54)也可有選擇地連到另外一個用于貯存甲烷的罐(56)。上述泡沫發(fā)生器(52)可連接上一泡沫輸出管路(60)，在依據(jù)本發(fā)明的方法，足以使殘留水從氣體驅(qū)油總管(13)排出的壓力下，將泡沫料供給該總管。
將液態(tài)的表面活化劑與水供應(yīng)給泡沫發(fā)生器(52)，產(chǎn)生出加壓的高膨脹性氮氣泡沫而引入總管(13)，氮氣泡沫的特性之一是其本身能繼續(xù)重整和重新起泡，雖然這樣會不斷地發(fā)生泡沫，但這種泡沫會繼續(xù)以湍流形式經(jīng)此總管排出。
由于這種泡沫經(jīng)管路而快速地排出，聚積在管道中泡沫前方的絕大部分水，將因前述的“第二種機制”，由“活塞”推送而被朝前清掃。剩余的水將為這些泡沫料挾帶，在此，表面活化劑的稀釋物，將依據(jù)前述的“第一種機制”，可使產(chǎn)生泡沫的某些化合物與此管道中的自由水相混合。這種被挾帶的流體的表面張力降低了，使之能發(fā)泡而從管道中帶出。
這種移送的和挾帶的混合物被用來為總管(13)脫水，任何少量的松散殘渣也將為這股粘滯的湍流帶向前方并自管道中排出。在此過程結(jié)束后，該總管已基本上為水/表面活化劑泡沫充滿。讓加壓的高速氮氣流通過此總管，使其中的液體與表面活化劑起泡，然后再排出大部分泡沫。
一且絕大部分的水已經(jīng)排出，即從罐(56)經(jīng)泵(54)為泡沫發(fā)在器(52)供應(yīng)甲烷，而上述泡沫的殘余部分即由甲烷泡沫料移送。這種甲烷泡沫向下注入整個管路段中，在一些殘留水中形成湍流，導致其泡沫化而將以物理方法排出。大部分這樣的泡沫留在管道中，然后得以在管道中分解成它的液體組分與氣體組分。任何仍然留存的微量水則為甲烷所摻入，而在管道內(nèi)注入烴氣時有助于防止水合物的形成。這種泡沫中所需要的甲烷量應(yīng)取決于對保留在管道中水進行摻和時所需的容積，要使之達到這樣高的濃度，足似在管道的壓力與溫度的運行參數(shù)下來防止水合物的形成。
這種氮氣泡沫可以緊接在自由流體已進行測定之后，從平臺注入于管道內(nèi)。所有設(shè)備可以根據(jù)其能進行作業(yè)尺寸限度而裝設(shè)在平臺上。而得以在要求有一為儲存大量需用的甲烷之容器之前，能對結(jié)果作出評價。
在上述的本發(fā)明之方法應(yīng)用中，由于管道的性質(zhì)，并未采用清管器。但是，為了拾取殘渣和進行化學上的作業(yè)，可以在管道中用一種管器使從泡沫料中分離出流體與氣體。
例下面是實施本發(fā)明為氣體驅(qū)油總管進行脫水之方法的工藝過程的一個具體實例，依據(jù)圖1，此總管長約8英里，名義外徑為3英寸，且有一條試采管道。
此氣體驅(qū)油總管為一多徑管道。下面的表給出了管道直徑變化的例子。
部件 內(nèi)徑提升管(15) 4.1英寸雙頭凸緣管(30) 3.826英寸氣體驅(qū)油總管(13) 7.625英寸斷開組件(16-20) 3.826英寸撓性跨接導管(21) 4.00英寸氣舉環(huán)形總管(50) 5.187英寸井的跨接彎頭(61) 2英寸氣舉閘門(62) 0.25～0.50英寸管道需要進行徹底地脫水，因為管道系統(tǒng)中自由液體的壓力會使隨著烴類的注入而在氣體驅(qū)油管道中立即形成水合物，造成管道完全堵塞。
曾嘗試過用氣體運送的膠凝聚合物清管器件為為管道脫水，但已經(jīng)失敗，這是由于此種管道因以下兩個理由不適于采用這種技術(shù)。首先，這樣的管路在內(nèi)徑上有許多變化，而且還有若干探測器件和其它內(nèi)部突起物，它們會毀壞清管器。其次，采用氣體作為排送介質(zhì)將有可能僅僅造成此種凝膠部分地排送。為了減少氣體穿透，常要求采用一種機械式清管器件來補充凝膠清管器件，因此阻止將凝膠留在管道內(nèi)。結(jié)果會使管道容積中留有多達15％的部分為水充滿。
用來為管道脫水之本發(fā)明的脫水方法，其程序如下。在此程序的第一階段中，向管道中驅(qū)入氮氣以清除烴類，求出壓力/容積關(guān)系以指示留在管道中的液體體積，同時鑒定出通過任何閘門的最大流率，判斷出這是否將成為實現(xiàn)這種有計劃的泡沫排送法之障礙。在進行為管道脫水的第二階段中，用含水泡沫料去實現(xiàn)氣體驅(qū)油管道的大量脫水。在第三階段，將甲烷泡沫送過管道，使此氣體驅(qū)油管道在整個長度上為甲烷摻入。在第四階段，開始將此氣體驅(qū)油管道送入遠距離之海底采油設(shè)備中的井(12)內(nèi)，進行從井(12)的開采工作。
階段1 氮氣沖洗在沖洗氣體驅(qū)油管道時，采用了總量為235600標準立方英尺的氮氣。進一步在第二列壓力/容積試驗(第一列這類試驗已在沖洗階段開始時進行過)中，采用了15000標準立方英尺的氮氣，而在氣體以高速流過的最后階段，為了確定管道幾何結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的約束，應(yīng)用了215000的標準立方英尺氮氣。因此，在整個第一階段所消耗的氮氣總量為485600標準立方英尺(即共用了4罐氮氣)。
氮氣沖洗是在氣體驅(qū)油管道的主平臺端部于150至210磅/平方英寸面積的壓力下進行。平均流率為300標準立方英尺/分，而管道溫度約為40°F(4℃)。
通過這些試驗求出的壓力/容積關(guān)系，可估算出此氣體驅(qū)油管路中的液體含量約為250桶(bII)或在此氣體驅(qū)油管路中約有10％的液體含量，但這一數(shù)值可能會高些，例如可能高達約20％的液體含量。
在此階段終了，氣體驅(qū)油管道中至少仍有250桶水待除去。于是在此階段終結(jié)時，于井口盤(11)處，對于所需要的甲烷量以及摻以足夠高的濃度之能力方面來說，直接地投以甲烷都是不實際的。
階段2 含水泡沫料的處理進行了兩次含水泡沫料的處理(情形1與情形2)，這是由于第一次處理是為了能完全通開氣體驅(qū)油管道中的閘門而過早結(jié)束。由這樣一些個閘門帶來的約束，對于讓液體通過且在同時于管道中保持著充分的泡沫速度，看來是太大了。
在這兩次處理中，所用的表面活化劑為SF12(NOWSCO)，是乙醇乙氧酯硫酸鹽的一種銨鹽。這種表面活化劑可從NOWSCO油井服務(wù)公司(英國)購到。
圖3與圖4以曲線圖分別表明在上述兩次處理過程中，在主平臺端部氣體驅(qū)油管道內(nèi)的壓力。
緊接在情形2中開始泵送后，由于泡沫料的前頭向下行進到提升管(15)而有少量的壓力降。這種影響在情形(2)中要比在情形(1)更為明顯，考慮到這將有可能把泡沫料引入到提升管(15)的底部的液體，故在先行的泡沫料中采用了高濃度的表面活化劑(液體體積的10％)。為了同一理由，在開始作業(yè)時于該系統(tǒng)中投放了純凈的5加侖的表面活化劑料。
結(jié)果使主平臺端處的壓力顯著提高，而這里的流速在第一種情形中也大于第二種情形。這樣，便能配合在提升管底于氣體驅(qū)油管的最低點對管內(nèi)的液體進行攝取?？梢灶A期，與情形1相比，在情形2中所存在的液體(要是有的話)要少，而有關(guān)的壓力響應(yīng)也似乎證實了這一看法。
當壓力升到高出300～400磅/平方英寸(PSi)時，即停止抽液，以便讓該系統(tǒng)穩(wěn)定而用氮氣本身來保持泡沫料的速度，任何時候，只要壓力發(fā)生急增，就在整個程序中重復這一步聚。液體的注入速率、表面活化劑的濃度與氣體的流率都各自根據(jù)此系統(tǒng)的性能而變化。
在情形2中，如壓力響應(yīng)曲線圖上所示，保持著一種更受控的響應(yīng)，據(jù)認為這是以下兩個因素的結(jié)果，即管道中的液體較少而這一過程的控制技術(shù)更佳。
在情形1中，當泵送最終停止后(標明在點A)，在接著的幾個小時內(nèi)所發(fā)生的壓力漸降，表明了液體流過了閘門部分。也就是在這個時侯，決定完全開啟閘門，同時作好通海的準備，以上這兩項工作都需要有潛水員參預。
氣體驅(qū)油管道于井口盤端部的壓力響應(yīng)，更清楚地表明了閘門所引起的節(jié)流結(jié)果。圖5是記錄值的一個曲線圖，其中得以見到一種可能因相變而有的清楚的傾斜變化。
在第二次的含水泡沫料處理(情形2)中，提高了泡沫料中表面活化劑的濃度，用于試驗和補償因閘門約束導致的2低速，同時，為了利用這種有成效的手段，當?shù)谝环N情形中的泡沫料明顯看來能最有效地從事其工作而且能良好地保持在一起時，似乎也可把此項方法用于其中。
氣體驅(qū)油管道被通向海中。使泡沫發(fā)生器停止工作，同時按約3000標準立方英尺/分的流率泵入氮氣20分鐘，以試驗和形成湍流并使之達到最大，并盡可能地實現(xiàn)重新起泡。
在此含水泡沫料的處理中，按間歇作業(yè)方式四次排空受料器。其中，前兩批都是油，面后兩批幾乎全是水。容器底部沉積物與水(BS&W)的讀數(shù)分別為0％、3％、100％與98％。估算排出了300桶水。在試采管道中尚留有水，在階段3與階段4中予以回收。
階段2的參數(shù)匯總(含水泡沫料的處理)泡沫料的初始泵壓為200磅/平方英寸(表壓)，但隨系統(tǒng)的性能而變化，管道的環(huán)境溫度為40°F(4℃)。
單位 處理1 處理2氮氣 標準立方英尺/分 1500～2500 1000～2600液體 桶/分 0/0.25 0/0.25表面活化劑 液體體積的體積％ 3％(體積) 5～10％(體積)在氣體驅(qū)油管道 英尺/秒 約6.0 約5.5中估算的速度(平均)處理時間 小時 3.5 2.5所用氮氣 標準立方英尺 447000 585000*所用表面活化劑 桶 …90加侖泡沫料中的水 桶 10桶 11桶產(chǎn)生的水 300桶±25％*包括55000標準立方英尺沖入海內(nèi)/用以積累起沖洗壓力的，以及55000標準立方英尺用于在沖洗后進行高速束氮氣循環(huán)的。
以上結(jié)果表明，泡沫料穩(wěn)定到定以用一種活塞式的方式排送液體，同時“松落下”的表面活化劑之再生能力看來也是令人滿意的。
全部的處理結(jié)果是成功的而氣體驅(qū)油管道中基本上沒有聚積成堆的水。
階段3 甲烷泡沫處理在制備甲烷泡沫中采用了與用在水基泡沫中相似的設(shè)備構(gòu)型。下面所述的一些邏輯上的和安全方面的特點，值得重視甲烷泡沫要在系統(tǒng)所允許的最低壓力下混合和注入，以便對于一定的氮氣注入率時使速度達到最大，同時能保證流率處于氣舉閘門的能力范圍內(nèi)。起始壓力約為100磅/平方英寸面積，在泵送終了約壓力約為350磅/平方英寸面積。處理過程加以充分控制，使在壓力響應(yīng)中不發(fā)生峰值壓力，而這是管道中基本上無水的一種表現(xiàn)。
直到泡沫料到達，在井口盤端部才能觀察到有壓力升高。圖6表明了這種壓力響應(yīng)。
由于通過閘門的壓力因反抗氣體顯然會對液體流作出反應(yīng)，因而液態(tài)的甲烷料能夠引入到泡沫料中，而且能在氣體驅(qū)油管道的井口盤端部檢測出。如圖6所示，幾乎正好是在預測出甲烷料將到達井口盤時，發(fā)生壓力的的急劇增高。在此時刻，將系統(tǒng)關(guān)閉若干個小時讓泡沫破裂。這樣的泡沫料處理已成功地把高濃度的甲烷溶液，正好置放在最需要的區(qū)域(井口盤管道工程的盲端、低點等處)，并為開始氣體驅(qū)油作業(yè)做好了準備。
這種純凈的甲烷料(12桶)是在開始注入泡沫料30分鐘后當估計后者已沿此氣體驅(qū)油管路行進了8200英尺時引入的(在100磅/平方英寸壓力下)。此管道長約42000英尺，而壓力響應(yīng)發(fā)生在估計約行進到48000英尺(180磅/平方英寸)處。幾乎正好是在算得的42000英尺處，在井口盤的壓力記錄計顯示出有小的壓力突增(10～15磅/平方英寸)，這是由于泡沫相此時正通過閘門。這一事實有助于斷定，在井口盤處的液相的確是甲烷而不是業(yè)已被清除出的其它的水。
正好是在關(guān)閉此系統(tǒng)之前再注入第二批甲烷料(12桶)，目的在于讓它置放到提升管的底部，以便摻入由于管道離開而可能聚積于此位置中的任何液體。
甲烷泡沫參數(shù)匯總所用氮氣 210200 標準立方英尺所用表面活化劑 300 升泡沫料中的甲烷 5556 美國制加倉液滴中的甲烷 24 桶儲罐中的甲烷 1436 美國制加侖算出的泡沫速度 約6 英尺/秒處理時間 3 小時產(chǎn)生出的水 無泡沫液相中 約95％，即有5％(體積)的甲烷百分率 的表面活化劑所用的表面活化劑是一種稱作FC431可自3M公司購得的一種甲烷起泡劑。這是一種氟-碳甲烷起泡劑。這種起泡劑通常在泡沫料的液相中，以約1～25％(體積)，例如5％(體積)的量存在在。
不存在壓力的劇增以及有方法預測出氣體驅(qū)油管道對甲烷泡沫處理點的響應(yīng)，說明階段3的目的已經(jīng)達到。這種氣體驅(qū)油管道已沿其整個長度上分布有甲烷，而液態(tài)甲烷料則是在井口盤中。
上面敘述的算出的位移與系統(tǒng)的實際壓力響應(yīng)相匹配的方式，斷定了此種管道內(nèi)不存在聚積成堆的液體，因而對這種含水的處理結(jié)果已然成功。
階段4 氣體驅(qū)油作業(yè)開始在高達1750磅/平方英寸(表壓)的壓力下，將提升用氣體引入氣體驅(qū)油管道中。
在階段3已結(jié)束后的正好12小時，要留出充裕的時間讓甲烷泡沫破裂并排出其中的甲烷進入任何留在管道內(nèi)的水中。一般地說，4小時據(jù)認為是所需要的最少時間。
在甲烷泡沫處理階段結(jié)束時，在提升管(15)的底部已留有12桶甲烷料。在烴氣泵送開始時，另引入20桶的甲烷料用于進一步處理任何可能聚積的液體，同時也去完滿地飽和進入此管道中的氣體。甲烷摻和到氣體中是在高于正常的5加侖/分速率下開始的。這要持續(xù)到正好不超過7個小時。
此氣體驅(qū)油管道中的壓力增長是按照每10分鐘約30磅/平方英寸的速率進行，而氣流速率約為4百萬標準立方英尺/日(mmsofpd)。
首先，壓力增長到約為650磅/平方英寸，克服氣體驅(qū)油管道中位于氣體進到井口盤處的閥門，然后氣體克服試采管的閥門從井口盤排出，而壓力高達約1100磅/平方英寸。
結(jié)果，氣體驅(qū)油管道在下述條件下開始工作，主平臺噴射壓力 1530磅/平方英寸面積環(huán)形總管壓力 1590磅序方英寸(表壓)，高讀數(shù)體噴射速率 4.8百萬標準立方英尺/日管頭壓力 310磅/平方英寸(表壓)氣體驅(qū)油管道在井(12)中的閥門位置是在4110英尺BKB(540英尺)處。
通過封閉此氣體驅(qū)油管道并監(jiān)控井頭壓力，可以對氣體驅(qū)油情形作出判斷。所有這些結(jié)果都示明在圖7中。此外，大量增加的氣體流量在主平臺被接回。
權(quán)利要求
1.處理一種在其大致呈水平的某個或某些部段上含有殘留流體之管道，使此種殘余流體從其中排出的方法，此方法包括向管道內(nèi)注入一種加壓的高膨脹性泡沫料，此種泡沫料具有很高的重新起泡能力且可與前述管道之部段中的流體相適應(yīng)，而此種泡沫料中所含的起泡劑則超過用來產(chǎn)生這類泡沫時所需的最小劑量；使此種泡沫料前進通過所說的那個管道部段或每個管道部段，與余留在其中的流體層相接觸，通過這種泡沫料對此流體層的摩擦性攝取并影響到上述起泡劑發(fā)生從該泡沫料到該流體中的物質(zhì)傳輸，從而造成挾帶作用將所說的流體排向此管道的遠端；終止這種泡沫料的注入，然后將加壓氣體注入此管道內(nèi)，以在含有所說起泡劑的，余留于上述使起泡的管道部段或每個管道部段的流體中產(chǎn)生湍流，同時從該管道的遠端排送出留在其中的絕大部分泡沫料。
2.依據(jù)權(quán)利要求
1規(guī)定的一種方法，其中，通過如下的方法，至少使前述管道部段中所說流體的大部分被排送，即在此管道中注入前述的泡沫料而確立一種橫向的泡沫/流體界面，這種界面是在為保持住此界面所需最低速度或高于此最低速度的條件下向前通過該管道，以從此管道的上述遠端排送大部分述及的流體，而在此管道中留下所說剩余量的前述流體，再按照前述方法處理。
3.依據(jù)權(quán)利要求
2規(guī)定的一種方法，其中述及的界面是以約3～15英尺/秒的速度推進。
4.依據(jù)權(quán)利要求
3規(guī)定的一種方法，其中述及的界面是以至少為5英尺/秒的速度推進。
5.依據(jù)權(quán)利要求
1至4中任何一項規(guī)定的方法，其中述及之泡沫料內(nèi)的氣體/液體之體積比至少為75％。
6.依據(jù)權(quán)利要求
5中所規(guī)定的一種方法，其中所說的體積比至少為98％。
7.依據(jù)權(quán)利要求
1至6中任何一項所規(guī)定的一種方法，其中所說的加壓氣體是與所說泡沫料氣相中的氣體相同。
8.依據(jù)權(quán)利要求
1至7中任何一項所規(guī)定的一種方法，其中所說的加壓氣體是從氮氣、空氣與氣態(tài)烴類這一組中選取。
9.依據(jù)權(quán)利要求
1至8中任何一項所規(guī)定的方法，其中所說的泡沫料是一種含水的泡沫料。
10.依據(jù)權(quán)利要求
9所規(guī)定的一種方法，其中所說泡沫料中的液相，按體積計含有1～15％上述的起泡劑。
11.依據(jù)權(quán)利要求
10所規(guī)定的一種方法，其中所說泡沫料中的液相，按體積計含有3～10％上述的起泡劑。
12.依據(jù)權(quán)利要求
1至11中任何一項所規(guī)定的一種方法，還進一步包括有這樣的步驟；向前述管道內(nèi)注入一種含有處理劑的加壓泡沫料，用以排送留在此管道內(nèi)的殘余泡沫料，同時能讓這種泡沫料在此管道內(nèi)分解，而將這種處理劑或者沉積到該管道的壁部上或者沉積到帶有任何留在其間之液體的溶液中。
13.依據(jù)權(quán)利要求
12所規(guī)定的一種方法，其中述及的處理劑至少包含甲烷，異丙醇和侵蝕抑制劑中的一種。
14.依據(jù)權(quán)利要求
13所規(guī)定的一種方法，其中所述含有一種處理劑的加壓泡沫料，具有一種體積至少約含75％這種處理劑的液相。
15.依據(jù)權(quán)利要求
13或權(quán)利要求
14所規(guī)定的一種方法，其中所述含有一種處理劑的加壓泡沫料，具有一種按體積至少約含95％這種處理劑的液相。
專利摘要
排除管道中水平部段內(nèi)所余流體的方法，向其中注入加壓的高膨脹性泡沫料將殘余流體帶到管道遠端，然后再向管道內(nèi)注入加壓氣體使殘余流體中產(chǎn)生湍流而排送出留于其間的大部分泡沫料。泡沫料的注入，確立了一種橫向的泡沫/流體界面，并以保持住此界面的最低和高于此最低的速度推進此界面，借此能從該管道的遠端排送出大量的剩余流體。還可向管道中注入含處理劑的加壓泡沫料，處理劑分解沉淀到管壁上后還能起到防護作用。
文檔編號E21B21/14GK87104321SQ87104321
公開日1988年3月23日 申請日期1987年6月20日
發(fā)明者約瑟夫·D·夫勒爾, 阿蘭·J·伊維特 申請人:泰克薩科有限公司, 諾斯科威爾服務(wù)公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan